Der einfache Gleichstromkreis

Lernziele

  • Sie kennen die Elemente, die zu einem einfachen Stromkreis gehören, und wissen vorauf Sie achten müssen, dass ein Lämpchen leuchtet

  • Sie wissen, wie die elektrische Stromstärke definiert ist, und kennen die technische Stromrichtung

  • Zudem ist Ihnen klar, weshalb das Wort «Stromverbrauch» unsinnig ist, und Sie kennen die korrekte Formulierung

Der einfache Stromkreis

Versuchen Sie mit der PhET-App mit den nebenan abgebildeten Elementen einen Stromkreis zu bilden, dass die Lampe leuchtet, wenn der Schalter betätigt wird.

Frage

Wie mussten Sie die Elemente zusammenfügen?

Antwort

Hier finden Sie die Lösung. Bitte zuerst selber probieren!

Elektrische Leiter

Nun können Sie testen, welche Stoffe den elektrischen Strom leiten und welche nicht. Entfernen Sie in der PhET-App den Schalter und setzten Sie nacheinander folgende Elemente ein:

  • Geldschein

  • Büroklammer, Münze

  • Radierer

  • Hand, Hund

  • Stift

Schreiben Sie in Ihrem Theorieheft folgende Frage unter dem Titel «Eʟᴇᴋᴛʀᴏᴅʏɴᴀᴍɪᴋ» und der Überschrift «Einfacher Stromkreis»:

Welche Stoffe leiten den elektrischen Strom?

Dann zeichnen Sie den experimentellen Aufbau ab (Screenshot von PhET) und halten Sie Ihre Beobachtungen in einer Tabelle fest. Die erste Spalte beschriften Sie mit «elektrische Leiter», die zweite mit «Isolatoren (Nichtleiter oder schlechte Leiter)».

Frage

Wie sehen die Einträge in Ihrer Tabelle aus?

Antwort

In der ersten Spalte (Leiter) stehen:

  • Kupferdraht, Büroklammer, Münze sowie andere Metalle

  • Stift (Graphit und Kohle leiten den Strom!)

In der zweiten Spalte (Isolatoren) sind aufzuführen:

  • Papier (Banknote)

  • Gummi sowie Plastik

  • Hand, Hund

Der elektrische Strom

Def.: Bewegte Ladungsträger bezeichnet man als elektrischen Strom.

Für die Stromrichtung wird nicht die real beobachtete Fliessrichtung der Elektronen gewählt, sondern die Fliessrichtung (gedachter) positiver Ladungsträger. Der sog. technische Strom (ab und zu als konventioneller Strom bezeichnet) fliesst von Plus nach Minus.

Die Stromstärke I gibt die Ladung an, die pro Zeitspanne an einer bestimmten Stelle durch einen Leiter fliesst:

Bei Gleichstrom fliessen die Ladungsträger (meist Elektronen) immer in die gleiche Richtung. Bei Wechselstrom ändert die Fliessrichtung periodisch. Batterien liefern Gleichstrom, die Steckdose Wechselstrom.

Frage

Wird Strom verbraucht?

Bauen Sie zur Beantwortung dieser Frage nebenstehende Schaltung in der PhET-App unten nach. Die Strommessgeräte werden auch Ampere-Meter genannt.

Welche Werte lesen Sie bei den Messgeräten vor und nach der Glühlampe ab?

Was schliessen Sie daraus?

Antwort

Bei beiden Messgeräten wird eine Stromstärke von 0.90 A abgelesen. Die Stromstärke vor und nach der Glühlampe bleibt gleich. Es wird also kein Strom verbraucht und die Bezeichnung Stromverbrauch ist somit denkbar unglücklich.

Wie bei einem Wasserkraftwerk die Bewegungsenergie des Wasser umgewandelt wird, wird die Energie, die fliessende Ladungen haben, in der Glühlampe umgewandelt. Weder das Wasser noch die einzelnen Ladungsträger erfahren dabei eine Veränderung. Die Energie steckt nicht in den Ladungsträgern sondern in der Potentialdifferenz (Höhenunterschied beim Wasserkraftwerk).

Aufgabe

Halten Sie die wichtigen Punkte zur Stromstärke in Ihrem Theorieheft fest.